6. Mai 2020
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Evolution oder Revolution?
FEV bringt Kunden auf den richtigen Weg zum automatisierten Fahren
In den kommenden Jahren stehen die wohl radikalsten Veränderungen in der motorisierten, individuellen Mobilität bevor: Unter dem Kürzel CASE – Connected, Autonomous, Shared, Electric – finden sich Trends, die viele Kernaspekte des Automobils – vom Antrieb bis hin zum Nutzungs- und Geschäftsmodell – verändern, wenn nicht gar auf den Kopf stellen.
Beim vollautomatisierten Fahren stellt sich besonders die Frage nach dem richtigen Weg für Automobilhersteller. Ist ein evolutionärer oder ein revolutionärer Einstieg die beste Lösung? Die Antwort auf diese Frage hängt von den individuellen Randbedingungen des Unternehmens ab. Dank interdisziplinärer Kompetenzen und einem agilen Consulting-Team unterstützt FEV seine Kunden dabei, den geeigneten Weg zu finden.
Auf der Suche nach dem richtigen Weg muss zunächst der individuelle Ausgangspunkt betrachtet werden. Noch vor zehn Jahren dachte man ausschließlich an etablierte OEMs oder auch Tier1-Suppliers. Dies hat sich insofern geändert, als dass inzwischen IT-Unternehmen (Apple, Google/Alphabet) und Mobilitätsdienstleister (Uber) die Entwicklung des autonomen Fahrens zentral mit vorantreiben. Hinzu kommen neue OEMs in traditionellen Industrienationen oder in BRIC-Staaten, die ebenfalls in den Markt drängen – und dies ohne bisher die ADAS-Levels von 0 bis 2 durchlaufen zu haben.
Neben den eigentlichen autonomen Fahrsystemen müssen dabei die Aspekte der Konnektivität und des Nutzungsmodells betrachtet werden, und nicht zuletzt die Elemente des traditionellen Fahrzeugbaus: neben dem (verstärkt elektrifizierten) Antrieb sind dies auch Karosserie, Fahrerarbeitsplatz und Fahrwerk.
Schritt für Schritt: Der Weg der Evolution
Heutige Fahrzeuge haben bereits in allen Domänen Level 2 in der SAE-Klassifizierung erreicht. Während das Fahrzeug selbst lenkt, bremst und beschleunigt, ist der Fahrer stets gefordert, die Situation und die Umgebung zu überwachen.
Selbst im evolutionären Pfad kommt es bereits mit dem Erreichen von Level 3 – „Hands Off“, das ab 2018/19 zu erwarten ist, zu einem revolutionären Paradigmenwechsel: Einerseits liegt ab Level 3 die Hoheit für die Umfeldüberwachung im abgedeckten Use Case nicht mehr länger beim Fahrer, sondern wird vom System übernommen. Andererseits liegt die Übergabedauer, in welcher der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug übernimmt, zwischen 10 und 60 Sekunden. In der Konsequenz erhöhen sich die Anforderungen an Sensorik, Umfelderkennung, ebenso wie Redundanz und Ausfallsicherheit.
>> DER DIREKTE EINSTIEG AUF SAE LEVEL 5 VERLAGERT DIE NOTWENDIGE VALIDIERUNG UND ABSICHERUNG KOMPLETT IN DIE ERSTIMPLEMENTIERUNG
Die Aspekte der Sensorik und Umfelderkennung werden im Rahmen des FEV-Centers of Excellence “Smart Vehicle“ bereits heute erfolgreich abgedeckt – sowohl in Kundenprojekten, im Benchmarking als auch der Entwicklung und Teststrategie für Sensor- und Umfelderkennungssysteme. Die Redundanz stellt zunächst Anforderungen an die Systemarchitektur und Energieversorgung, und steht in engem Zusammenhang mit der funktionalen Sicherheit (FuSi). Neben jahrelang etablierter Kompetenz konnte FEV sich im Januar 2017 durch die Übernahme des FuSi-Spezialisten Etamax speziell in diesem Fokusbereich des autonomen Fahrens weiter verstärken.
Schrittweise Automatisierung oder direkter Einstieg mit SAE-Level 5: Bei der Wahl des richtigen Weges muss der individuelle Ausgangspunkt des Unternehmens betrachtet werden.
SAE Level 5: Die „revolutionäre Evolution“
Die nächste „revolutionäre Evolution“ steht mit dem Erreichen von Level 5 an: Zum ersten Mal ist im Auto in keiner Verkehrssituation ein Fahrerarbeitsplatz notwendig. Das Auto kann in jeder Situation vollkommen autonom und sogar ohne Fahrer und Passagiere fahren.
Interessanterweise führt diese wohl auffälligste Veränderung aus der Sicht des (nun Ex-)Fahrers nicht zu weiteren radikalen Schritten im Umfeld der Elektrik/Elektronik/Software-Systeme: Auch wenn die Anforderungen an die Sensoren, Software-Funktionen, die Verfügbarkeit und nicht zuletzt funktionale Sicherheit quantitativ steigen, finden – anders als beim Wechsel zu Level 3 – keine erneuten qualitativen Änderungen in der Architektur statt. Umgekehrt fallen bestimmte Anforderungen sogar weg: Augenscheinlich sind alle harten Anforderungen hinsichtlich einer sichereren und sofortigen Übernahme durch den Fahrer, die bis inklusive Level 4 stets bestehen werden.
Optionale Veränderungen bestehen auch im Gesamtfahrzeugkonzept: Der Wegfall eines obligatorischen Fahrerarbeitsplatzes, insbesondere der Lenkung, bietet vollkommen neue Freiheitsgrade. Diese kundenwirksam zu nutzen, erfordert dabei innovative Karosseriekonzepte.
>> FÜR NEUE ANBIETER INDIVIDUELLER MOBILITÄTSKONZEPTE – INSBESONDERE AUS DEM UMFELD DER „NEW ECONOMY“ – IST DER MARKTEINSTIEG MIT VOLLAUTONOMEN FAHRZEUGEN ZU EMPFEHLEN
Zielgerichtete Verstärkung im Geschäftsbereich Vehicle hat FEV unlängst durch die Integration des Leichtbauspezialisten
Imperia sowie der Design- und Packaging-Experten von STEA gewonnen. So kann FEV seinen Kunden nun auch Designlösungen für Interieur und Exterieur aus einer Hand bieten und als Gesamtfahrzeugentwickler für aktuelle und zukünftige Fahrzeugkonzepte auftreten.
Der Fahrzeuginnenraum wandelt sich im Rahmen der Automatisierung und Vernetzung von der klassischen Fahrgastzelle zum vollwertigen Aufenthaltsraum
Von Null auf Hundert: Der vollautonome Einstieg
Ein revolutionärer Einstieg in die Welt der autonomen Fahrzeuge erfordert tatsächlich einen Einstieg mit Level 5: Nur so kann eine kurzfristige Doppelentwicklung vermieden werden und die Design-Freiheitsgrade der vollautonomen Fahrzeuge können ohne Altlasten voll ausgeschöpft werden.
Der Aufwand für die innovativen ADAS/AD-Basisfunktionen ab Level 3 – insbesondere Umfeldmodellierung und Entscheidungsfindung – ebenso wie die Aufwände für redundante Architekturen und die damit verbundenen Funktionssicherheitskonzepte bleiben jedoch vergleichbar mit dem evolutionären Pfad. Damit reduziert sich der Aufwand bezogen auf vollautonome Fahrzeuge hinsichtlich der autonomen Funktionalität im revolutionären Pfad im Wesentlichen auf die Applikation und Integration in den Generationen mit Level 3 und 4.
Demgegenüber stehen jedoch mangelnde Gelegenheiten, Erfahrung zu sammeln: Der direkte Einstieg auf SAE Level 5 verlagert die notwendige Validierung und Absicherung komplett in die Erstimplementierung. Damit finden unter Umständen Systeme mit mangelnder Reife ihren Ersteinsatz in Fahrzeugen, in denen der Fahrer vollständig aus dem Regelkreis genommen ist: Somit entfällt die Möglichkeit, dass der Fahrer in kritischen Situationen die Kontrolle übernimmt. In der Konsequenz steht damit insbesondere eine effiziente und sicherheitsbezogene Teststrategie im Fokus.
FEV blickt im Bereich Software and Testing Solutions auf eine umfangreiche Erfahrung in der Validierung und im Test softwarebasierter, sicherheitskritischer Systeme bis hin zur erfolgreichen Serienfreigabe zurück. Hierbei nutzt FEV standardisierte Methoden und Werkzeuge, wie sie in der Antriebs- und Fahrzeugentwicklung bereits gang und gäbe sind, um schnelle Entwicklungsergebnisse und ein hohes Maß an Absicherung zu gewährleisten. Hierzu gehören Simulations- und Modellierungswerkzeuge, Hardware-in-the-Loop-Lösungen und automatisierte Tests.
FEV nutzt standardisierte Methoden und Werkzeuge, um schnelle Entwicklungsergebnisse und ein hohes Maß an Absicherung zu gewährleisten.
Der richtige Weg
Für etablierte Automotive-OEMs und -Tier1s ermöglicht der evolutionäre Pfad von Level 2 über 3 und 4 bis zum vollautonomen Fahrzeug einen kurzfristigen Markteintritt als Leader oder Early Follower. Die Etablierung vollkommen neuer Fahrzeugkonzepte ab Level 5 steht dem nicht im Wege, da die aktuellen Konzepte typischerweise schon reif sind und deren Fortentwicklung bis zur Marktreife vollautonomer Fahrzeuge mit geringem Aufwand möglich ist.
In der Entwicklung komplexer Deep-Learning-Systeme, neuartiger Sensorkonzepte und redundanter Systemarchitekturen ist FEV dabei Ihr qualifizierter Partner in Bereichen, die bis dato nicht diesen Schwerpunkt in der Automotive-Welt hatten.
Für neue Anbieter von Individual-Mobilitätskonzepten, insbesondere aus dem Umfeld der „New Economy“, stellt sich die Situation anders dar: die Erstaufwände zur Entwicklung eines „traditionellen Autos“ erscheinen in Anbetracht der zu erwartenden Marktreife vollautonomer Fahrzeuge ab 2026 nicht zu rechtfertigen; der Einstieg in den Markt mit vollautonomen Fahrzeugen ist zu empfehlen.
Anbietern, deren Kernkompetenz dabei vorranging im Bereich softwarebasierter Systeme – insbesondere bei Systemen der künstlichen Intelligenz – liegt, steht FEV als kompetenter Partner für die Fahrzeug-aspekte zur Seite – von Fahrwerk und Karosserie über den Antriebsstrang bis hin zum Innenraum.
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